CA6140车床PLC改造(DOC).pdf

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1、教学项目二教学项目二CA6140CA6140车床继电接触控制线路安装及车床继电接触控制线路安装及PLCPLC改造改造一、项目导入一、项目导入普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，普通车床是一种应用极为广泛的金属切削机床，能够车削外能够车削外圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可以通过尾架进行钻孔、圆、内圆、端面、螺纹和定型表面，并可以通过尾架进行钻孔、铰孔、攻螺纹等加工。铰孔、攻螺纹等加工。电气控制系统是机械设备的重要组成部分，电气控制系统是机械设备的重要组成部分，是保证机械设备是保证机械设备各种运动的准确与协调、生产工艺各项要求得以满足的重要手各种运动的准确与协调、生产工艺各项要求得以满足

2、的重要手段。段。目前采用传统的继电器控制的普通车床在中小型企业仍大量目前采用传统的继电器控制的普通车床在中小型企业仍大量使用使用,由于继电器系统接线复杂，故障诊断与排除困难，并存在由于继电器系统接线复杂，故障诊断与排除困难，并存在一下问题：一下问题：触点易被电弧烧坏而导致接触不良；触点易被电弧烧坏而导致接触不良；机械方式实现的触点控制反映速度慢；机械方式实现的触点控制反映速度慢；继电器的控制被固定在线路中，继电器的控制被固定在线路中，功能单一、功能单一、灵活性差。灵活性差。可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC）应用于机床电气控制电路，有如下的）应用于机床电气控制电路，有如下的特点：特点：通

3、用性、适应性强，通用性、适应性强，完善的故障自诊断能力且维修方便完善的故障自诊断能力且维修方便 可靠性高及柔性强可靠性高及柔性强当前，小型当前，小型 PLCPLC 的价格亦很便宜，因此在普通车床的控制的价格亦很便宜，因此在普通车床的控制电路改造中发挥了及其重要的作用，电路改造中发挥了及其重要的作用，特别是在数控机床及大量的特别是在数控机床及大量的机床改造和老设备改造中，机床改造和老设备改造中，PLCPLC 应用极其广泛。应用极其广泛。二、项目分析二、项目分析1.CA61401.CA6140车床控制要求车床控制要求CA6140CA6140 型卧式车床，型卧式车床，其结构具有典型的卧式车床布局，其

4、结构具有典型的卧式车床布局，它它的通用性程度较高。的通用性程度较高。加工范围较广，加工范围较广，适合于中小型的各种轴类和适合于中小型的各种轴类和盘套类零件的加工；能车削内外圆柱面、圆锥面、各种环槽、成盘套类零件的加工；能车削内外圆柱面、圆锥面、各种环槽、成形面及端面；能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种标形面及端面；能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种标准螺纹，准螺纹，也可以车削加大螺距螺纹、也可以车削加大螺距螺纹、非标准螺距及较精密的螺纹；非标准螺距及较精密的螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花和压光等工作。还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花和压光等工作。CA6140CA6140

5、 型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。图图 1-1 CA61401-1 CA6140 外形结构图外形结构图1 1床腿床腿2.2.进给箱进给箱3.3.主轴箱主轴箱4.4.床鞍床鞍5.5.中滑板中滑板6.6.刀架刀架7.7.回转盘回转盘8.8.小滑板小滑板9.9.尾座尾座10.10.床身床身 11.11.挂轮挂轮 12.12.光杠光杠13.13.丝杠丝杠14.14.溜板箱溜板箱从车削工艺要求出发，对各电动机的控制要求主要有：从车削工艺要求出发，对各电动机的控制要求主要有：

6、1 1）主电动机）主电动机Ml(Ml(功率为功率为 30kw)30kw)，完成主轴主运动和刀具纵、，完成主轴主运动和刀具纵、横向进给运动的驱动，电动机为不可调速的鼠笼型异步电动机，横向进给运动的驱动，电动机为不可调速的鼠笼型异步电动机，采用直接启动方式，主轴采用机械变速，正反转采用机械换向。采用直接启动方式，主轴采用机械变速，正反转采用机械换向。2 2）电动机）电动机 M2M2 拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动停止方式和连续工作状态。接起动停止方式和连续工作状态。3 3）电动机）电动机 M3M3 为刀架快速移动电动机，可根据使用需要，为刀架快速

7、移动电动机，可根据使用需要，随时手动控制起停。随时手动控制起停。2.CA61402.CA6140 主电路分析主电路分析图图 1-21-2CA6140CA6140 车床电气原理图车床电气原理图上图为上图为 CA6140CA6140 车床控制电路图，车床控制电路图，其电器元件符号及功能说其电器元件符号及功能说明如下表所示。在分析电路图时，要分清主电路与辅助电路，从明如下表所示。在分析电路图时，要分清主电路与辅助电路，从分析主电路入手，先了解元件，再分析具体控制功能。分析主电路入手，先了解元件，再分析具体控制功能。表 1-1 CA6140 车床电气元件表符号M1M2M3KM1KM2KM3QSSB1S

8、B2SB3SA1SA2FR1FR2TC1FUHL元件名称主轴电动机冷却泵电动机快移电动机交流接触器交流接触器交流接触器隔离开关按钮按钮按钮开关开关热继电器热继电器变压器熔断器指示灯件数11111111111111181作用工件的旋转和刀具的进给供给冷却液刀架的快速移动控制主轴电动机 M1控制冷却泵电动机 M2快速移动电动机 M3电源开关主轴停止主轴启动快速移动电动机 M3 点动工作灯开关冷却泵电动机开关M1 过载保护M2 过载保护控制与照明用变压器短路保护电源指示灯（1 1）电气线路的特点）电气线路的特点控制线路装设有起动按钮和停止按钮。控制线路装设有起动按钮和停止按钮。主电路、主电路、控制线

9、路及照明线路的电源引入开关均采用隔离控制线路及照明线路的电源引入开关均采用隔离开关。开关。由于电动机容量较小，由于电动机容量较小，所以三台异步电动机均采用直接起所以三台异步电动机均采用直接起动控制线路。动控制线路。M1M1、M2M2 采用热继电器做过载保护。采用热继电器做过载保护。控制线路采取了电气措施，以防止发生电源短路事故。控制线路采取了电气措施，以防止发生电源短路事故。（2 2）主电路分析）主电路分析主电路由三台三相异步交流电动机及其附属电路元件组主电路由三台三相异步交流电动机及其附属电路元件组成。三台异步电动机均采用接触器直接起动。成。三台异步电动机均采用接触器直接起动。M1M1 是主

10、轴电机，功率为是主轴电机，功率为 7.5KW7.5KW，由交流接触器，由交流接触器 KM1KM1 控控制其起动与停止。热继电器制其起动与停止。热继电器 FR1FR1 是过载保护电器。是过载保护电器。M2M2 是冷却泵电动机，功率为是冷却泵电动机，功率为 125W125W，由交流接触器，由交流接触器 KM2KM2控制控制 M2M2，热继电器，热继电器 FR2FR2 是过载保护电器。是过载保护电器。M3M3 是快速移动电动机，功率为是快速移动电动机，功率为 250W250W 接触器接触器 KM3KM3 控制控制M3M3。主电路电源电压为交流主电路电源电压为交流 380380V V，隔离开关隔离开关

11、 QSQS 作为电源引作为电源引入开关。入开关。短路保护电器是短路保护电器是 FU1FU1。控制线路电源电压为交流控制线路电源电压为交流 110V110V，照明电压为照明电压为 36V36V，由控制变压器，由控制变压器 TCTC 提供电源。提供电源。控制线路、控制线路、照明电路均由相应的熔断器作为短路保护电器。照明电路均由相应的熔断器作为短路保护电器。（4 4）控制电路分析）控制电路分析控制电路可分为主电动机控制电路可分为主电动机M1M1电动机电动机M2M2电动机电动机M3M3的的控制电路以及照明灯和控制电路工作指示灯的控制电路部分。控制电路以及照明灯和控制电路工作指示灯的控制电路部分。按下按

12、钮按下按钮 SB2SB2，接触器接触器 KM1KM1 线圈通电，线圈通电，常开主触头闭合，常开主触头闭合，电动机电动机 M1M1 通电。同时，并联在按钮通电。同时，并联在按钮 SB2SB2 两端的常开辅助触头两端的常开辅助触头也闭合。当松开按钮也闭合。当松开按钮 SB2SB2 时，由于常开辅助触头是闭合的，所时，由于常开辅助触头是闭合的，所以接触器以接触器 KM1KM1 线圈继续保持通电状态，从而保证了电动机线圈继续保持通电状态，从而保证了电动机 M1M1连续运转。要使电动机连续运转。要使电动机 M1M1 停止运转，可按下停止按钮停止运转，可按下停止按钮 SB1SB1，切断线圈切断线圈 KM1

13、KM1 电源，常开主触头与辅助触头均断开，电动机电源，常开主触头与辅助触头均断开，电动机M1M1 及控制电路均断电，电动机体制运行。及控制电路均断电，电动机体制运行。按下按钮按下按钮 SB3SB3，接触器，接触器 KM3KM3 线圈通电，电动机线圈通电，电动机 M3M3 通电。通电。当松开按钮当松开按钮 SB3SB3 时，接触器时，接触器 KM3KM3 线圈断电，使电动机线圈断电，使电动机 M3M3 停停止运行。止运行。在电动机在电动机 M1M1 运行的情况下，合上开关运行的情况下，合上开关 SA2SA2，接触器，接触器 KM2KM2 线线圈通电，电动机圈通电，电动机 M2M2 通电。断开开关

14、通电。断开开关 SA2SA2，接触器，接触器 KM2KM2 线圈线圈断电，电动机断电，电动机 M2M2 停止运行。停止运行。合上开关合上开关 SA1SA1，照明灯照明灯 ELEL 亮，亮，断开断开 SA1SA1，照明灯照明灯 ELEL 熄灭。熄灭。在隔离开关在隔离开关 QSQS 合上后，控制电路指示灯合上后，控制电路指示灯 HLHL 被点亮。照明电路被点亮。照明电路采用采用 24V24V 安全交流电压。灯泡的另一端必须接地，以防止变压安全交流电压。灯泡的另一端必须接地，以防止变压器原绕组和副绕组间发生短路时发生触电事故。故熔断器器原绕组和副绕组间发生短路时发生触电事故。故熔断器 FU5FU5是

15、照明电路的短路保护器件。在隔离开关是照明电路的短路保护器件。在隔离开关QSQS 断开后，控制电路断开后，控制电路指示灯指示灯 HLHL 熄灭。指示灯熄灭。指示灯 HLHL 的状态受隔离开关的状态受隔离开关 QSQS 的控制，与的控制，与控制电路无关。控制电路无关。三、项目实施三、项目实施1.1.采用三菱采用三菱 FX-2nFX-2n 系列系列 PLCPLC 编程编程,CA6140,CA6140 型普通车床型普通车床 PLCPLC 控控制电路中，制电路中，8 8 个输入信号，个输入信号，3 3 个输出信号。其输入个输出信号。其输入/输出电器及输出电器及PLCPLC 的的 I/OI/O 配置如表配

16、置如表 1-21-2 所示。所示。表表 1-21-2输入输入/输出电器及输出电器及 PLCPLC 的的 I/OI/O 配置配置输入信号符号SB1SB2SB3功能输入继电器符号输出信号功能输出继电器主轴电动机 M1 启动按钮主轴电动机 M1 停止按钮X2快速移动电动机 M3 点动按钮冷却泵 M2 手动开关X3X1KM1KM2KM3M1 接触器M2 接触器M3 接触器Y001Y002Y003SA1X4X0KA中间继电器M0（2 2）PLCPLC 的的 I/OI/O 接线接线PLCPLC 的的 I/OI/O 接线如下图接线如下图 1-31-3 所示，图中输入信号使用所示，图中输入信号使用 PLCPL

17、C提供的内部直流电源提供的内部直流电源 24V24V（DCDC）；负载使用的外部电源为交流）；负载使用的外部电源为交流220V(AC)220V(AC)；PLCPLC 的电源为交流的电源为交流 220V220V（ACAC）。）。图图 2-4 CA61402-4 CA6140 型车床的型车床的 PLCPLC 的的 I/OI/O 接线接线图图 4-1 CA61404-1 CA6140 型车床的型车床的 PLCPLC 梯形图梯形图（4 4）、归纳相关知识点）、归纳相关知识点编写说明：编写说明：一、项目内容一、项目内容1.11.1 分析分析 CA6140CA6140 车床继电接触控制线路工作原理；车床继

18、电接触控制线路工作原理；1.21.2 安装、运行安装、运行 CA6140CA6140 车床继电接触控制线路；车床继电接触控制线路；1.31.3 对运行对运行 CA6140CA6140 车床继电接触控制线路进行车床继电接触控制线路进行 PLCPLC 改造，并改造，并运行。运行。1.41.4 对运行对运行 CA6140CA6140 车床继电接触控制线路、车床继电接触控制线路、PLCPLC 改造进行维改造进行维护护二、项目要求二、项目要求2.12.1 理会常用低压电器、理会常用低压电器、PLCPLC 的工作原理、特性和主要参数及编的工作原理、特性和主要参数及编程指令；程指令；2.22.2 能够读懂能

19、够读懂 CA6140CA6140 车床继电接触控制线路原理图；车床继电接触控制线路原理图；2.32.3 能够测绘其电路，并绘出其原理图，利用原理图进行安装接能够测绘其电路，并绘出其原理图，利用原理图进行安装接线；线；2.42.4 能够对能够对 CA6140CA6140 车床继电接触控制线路进行车床继电接触控制线路进行 PLCPLC 编程、外编程、外围接线，并使其正常运行。围接线，并使其正常运行。2.52.5 能够正确使用仪器仪表，维护控制线路。能够正确使用仪器仪表，维护控制线路。（5 5）、知识拓展）、知识拓展电气控制线路的实现电气控制线路的实现电气控制系统是由许多电器元件安装一定控制要求连接

20、而电气控制系统是由许多电器元件安装一定控制要求连接而成的。成的。为了表达成产机械电气控制系统的结构、为了表达成产机械电气控制系统的结构、原理等设计意图，原理等设计意图，同时也便于电气系统的安装、调试、使用和维修，需要将电气控同时也便于电气系统的安装、调试、使用和维修，需要将电气控制系统中各元件及其连接用一定图形表达出来。制系统中各元件及其连接用一定图形表达出来。（6 6）、总结）、总结PLCPLC改造后的改造后的CA6140CA6140车床工作原理与加工操作方法基本车床工作原理与加工操作方法基本与原车床相同，但性能更加可靠，故障率低，抗干扰能力增强，与原车床相同，但性能更加可靠，故障率低，抗干扰能力增强，使用寿命也更长。使用寿命也更长。从以上继电接触器控制电路改造为从以上继电接触器控制电路改造为PLCPLC控制的实例看出，控制的实例看出，继继电器电路图与电器电路图与PLCPLC的梯形图在表示方法和分析方法上有很多相的梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，似之处，但并不是完全一样的。但并不是完全一样的。梯形图在设计上也有一定的规则，梯形图在设计上也有一定的规则，以下几点在编辑梯形图时必须注意：以下几点在编辑梯形图时必须注意：1 1）2 2）3 3）（7 7）、思考与练习）、思考与练习